一种带计算机视觉功能的机器蛇的制作方法

本实用新型涉及一种具有自动识别图像能力的机器蛇，特别是一种具有计算机视觉功能的机器蛇。

背景技术：

在国内，对机器蛇的研究起步较晚，上海交通大学颜国正，崔显世在1999年研制开发了我国第一台微小型仿生蛇样机。近年来，随着机器人技术和仿生技术的学科融合，使得仿生机器人从结构设计到运动控制模式都有了很大的突破和进展。在仿生机器学中，模仿生物蛇而诞生的仿生机器蛇，是一种运动方式高冗余度的复杂机器人，在空间位置和运动姿态上具有比常规机器人所需更多的自由度，使得它可以模仿生物蛇平地蜿蜒、钻洞、攀爬越障等多种运动方式。同时，将计算机视觉功能引入仿生机器人领域，实现对现场图像的自动识别和判断功能，在军事，民用，科技，实验室研究等许多领域具有广阔的应用前景。

但是现有的仿生机器蛇多体积大，结构复杂，可控性弱，功能单一，例如中国专利CN205415622U公开了一种多关节机器蛇，设置了十二组减速电机和电池组，结构较复杂，重量较重，功能单一。蛇身容易倾覆。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种机器蛇，以较为简洁的结构实现蛇形运动模式，具有计算机视觉识别功能，且便于工业化生产。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出以下技术方案：一种带计算机视觉功能的机器蛇，它包括互相连接的蛇头、蛇身和蛇尾；

所述蛇头设有不规则形状的支撑板，支撑板底部设有从动轮，所述的支撑板上设有多个测距传感器和一个能够360度旋转带计算机视觉功能的无线摄像头；

所述蛇身由三个水平摆动关节、两个俯仰运动关节和机器蛇驱动轮机构组成；

所述蛇尾包括蛇身连接板，蛇身连接板与蛇尾底板螺钉紧固连接，移动电源与底座胶接，用于输出脉冲信号给各个舵机的舵机控制板与移动电源胶接，无线数据传输安装在舵机控制板上，降压器与底座胶接，底板的下部设有万向轮作为从动轮。

所述的测距传感器包括红外测距传感器和超声波测距传感器。

所述水平摆动关节包括水平摆动支架，所述俯仰运动关节包括俯仰运动支架，所述水平摆动支架与俯仰运动支架背靠背螺钉紧固连接，水平摆动驱动舵机的旋转轴与水平摆动支架螺钉紧固连接，俯仰运动驱动舵机的旋转轴与俯仰摆动支架螺钉紧固连接，俯仰运动舵机与机器蛇驱动轮螺钉紧固连接。

所述机器蛇驱动轮包括舵机安装座板，舵机安装座板与俯仰运动驱动舵机通过螺钉紧固连接，舵机安装座板上背靠背固定安装有两个旋转舵机，每个旋转舵机的旋转轴连接一个机器蛇驱动轮。

本实用新型有如下有益效果：

1、本实用新型提供的一种带计算机视觉功能的机器蛇，通过采用背靠背螺钉紧固连接的水平摆动支架和俯仰运动支架，配合水平摆动驱动舵机和俯仰运动驱动舵机，以更为简洁的结构实现了仿生机器蛇水平摆动和俯仰运动复杂动作，配合设置的机器蛇驱动轮机构，并通过脉冲信号控制各驱动舵机，配合一个带计算机视觉功能的无线摄像头，能自动识别颜色和手势，并能实时监控，大大扩宽了适用范围。

2、本实用新型充分考虑了蛇类蜿蜒运动的特点，从动物仿生学的角度出发，结合机器人运动学和摩擦学等，建立了基于行为控制理论的蛇类运动模型，将蛇类生物的复杂蜿蜒运动形式简化为简单的、局部的、模块化的运动模式。

3、本实用新型由多个高冗余度的结构关节连接而成，使得模仿蛇类运动协调可靠；为了减少机器蛇在运动过程中的摩擦阻力，蛇头和蛇尾底板采用万向轮作为从动轮，实现蛇身的蜿蜒游动，增强了机器蛇的灵活性和机动性；采用铝板作为底板和连接板，既满足了对底板的强度要求，又减轻了机器蛇整体的重量，同时还降低了成本。

4、本实用新型在蛇头部位设置的无线摄像头和测距传感器能对监视对象准确定位和颜色与手势的识别与处理，便于在复杂环境下实现信息交互，以适应复杂的工作环境，收集准确的位置和图像信息，以及对图像信息进行自主处理和判断。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型蛇身关节的主视图。

图3为本实用新型蛇身关节的附视图。

图中：蛇头1、支撑板11、测距传感器12、无线摄像头13、万向轮14、蛇身2、水平摆动机构21、水平摆动驱动舵机211、水平摆动旋转轴212、水平摆动支架213、俯仰运动机构22、俯仰运动舵机221、俯仰运动旋转轴222、俯仰运动支架223、机器蛇驱动轮机构23、驱动轮231、驱动舵机232、舵机安装座板233、蛇尾3、连接板31、蛇尾底板32、移动电源33、无线数据传输34、舵机控制板35、降压器36。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。

如图1-3，一种带计算机视觉功能的机器蛇，它包括互相连接的蛇头1、蛇身2和蛇尾3；

进一步的，所述蛇头1设有不规则形状的支撑板11，支撑板11底部设有从动轮14，所述的支撑板11上设有多个测距传感器12和一个能够360度旋转带计算机视觉功能的无线摄像头13；无线摄像头13终端安装有OpenCV开源图像处理设备，实现无线摄像头13和终端图像处理设备的信息实时交互，实现图像的自动识别颜色和手势等功能。

进一步的，所述蛇身2由三个水平摆动关节21、两个俯仰运动关节22和机器蛇驱动轮机构23组成；

进一步的，所述蛇尾3包括蛇身连接板31，蛇身连接板31与蛇尾底板32螺钉紧固连接，移动电源33与底座32胶接，用于输出脉冲信号给各个舵机的舵机控制板35与移动电源33胶接，无线数据传输34安装在舵机控制板35上，降压器36与底座32胶接，底板32的下部设有万向轮作为从动轮。蛇尾部分，用于给整个蛇身2驱动舵机提供电源，并由舵机控制板35生成控制信号传输到各个驱动舵机。

进一步的，所述的测距传感器12包括红外测距传感器和超声波测距传感器。

进一步的，所述水平摆动关节21包括水平摆动支架213，所述俯仰运动关节22包括俯仰运动支架223，所述水平摆动支架213与俯仰运动支架223背靠背螺钉紧固连接，水平摆动驱动舵机211的旋转轴212与水平摆动支架213螺钉紧固连接，俯仰运动驱动舵机221的旋转轴222与俯仰摆动支架223螺钉紧固连接，俯仰运动舵机221与机器蛇驱动轮23螺钉紧固连接。由此结构，较为简洁的实现了机器蛇复杂的蜿蜒动作。水平摆动驱动舵机211的水平左右摆动动作带动与水平摆动舵机211连接的部件，从而实现机器蛇的水平方向转向动作。俯仰运动驱动舵机221的竖直方向上下摆动动作带动与水平摆动支架213和俯仰运动支架223相连接的部件，从而实现机器蛇竖直方向俯仰运动动作，例如水平摆动舵机211也随俯仰运动摆动。本例中的驱动舵机为市场销售产品，可以在市面上直接购买，本例中采用的驱动舵机旋转的幅度为360度。

进一步的，所述机器蛇驱动轮23包括舵机安装座板233，舵机安装座板233与俯仰运动驱动舵机221通过螺钉紧固连接，舵机安装座板233上背靠背固定安装有两个旋转舵机232，每个旋转舵机232的旋转轴连接一个机器蛇驱动轮231。所述的机器蛇驱动轮机构23，是整个机器蛇前进或后退的动力机构。通过控制每个旋转舵机232的不同转角或转速以实现机器蛇的前进、后退、水平转弯和竖直俯仰动作。

通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改都在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。